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고분자 히드로겔의 특성 때문에 적절한 장치가 없이는 물성 측정을 위해 그립으로 잡거나 시험을 하기가 쉽지 않습니다. 한 폴리아크릴아미드 히드로겔의 제조사에서는 이런 어려움을 해결할 수 있는 방법을 의뢰해왔고 인스트론에서는 가장 적합한 해결책을 찾기 위하여 시험을 진행하였습니다. 우리는 시편을 폭 12.5mm, 표점거리 75mm의 사각형 띠 형태로 잘라서 5 mm/minute의 속도로 시험을 시작했습니다. 100 N 용량의 공압식 사이드액션 그립과 100 N 용량의 스크류 그립에 가장 적절한 구성을 찾기 위해 줄무늬형, 평판형, 샌드페이퍼형 등의 조페이스를 번갈아 가며 시험을 진행하였습니다.
시험 결과는 몇 가지 중요한 점을 보여줍니다. 먼저 파단 시까지 응력과 변형량이 매우 느리게 진행되기 때문에 기계식 만능재료시험기(electromechanical test system)에 50 N load cell을 장착하여 사용할 것을 권해드립니다. 100 N 용량의 공압식 그립은 아주 낮은 압력에서도 시편을 잡아주는 힘이 너무 강해서 사용이 어려웠습니다. 스크류 액션 그립(screw action grips)을 사용할 때는 시편의 두께 편차가 심하기 때문에 잡아주는 힘을 조절하는 능력이 시험의 성공에 결정적임을 알았습니다. 또한 줄무늬 형태인 serrated jawface를 사용하면 jawface에서 시편의 파단이 지속적으로 발생함도 알았습니다. 그렇다고 너무 약하게 잡으면 시편이 미끄러지구요. 결론적으로 히드로겔의 미끄러짐이나 조기 파단 없이 잡을 수 있는 가장 좋은 해결책은 평판 jawface면에 사포(sandpaper)를 붙여 사용하는 것이었습니다.
가장 정확한 파단 결과를 위해 마지막으로 추천해 드리는 것은 시편을 ASTM D412 규격에 따라 아령형 시편으로 만들어 시험하라는 것입니다. 이러한 시편의 형태는 표점거리 구간의 폭이 양쪽 시편 파지부 보다 좁아서 jawface에서의 파단이나 재료 가장자리의 돌기 등에 의한 인열 등을 최소화할 수 있는 방법입니다.
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인스트론 연구소
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